Potensi produksi pewarna alami dan monacolin sebagai anti kolesterol dari monascus purpureus menggunakan substrat limbah kelapa sawit
LAPORAN AKHIR PKM-P
POTENSI PRODUKSI PEWARNA ALAMI DAN MONACOLIN
SEBAGAI ANTI KOLESTEROL DARI MONASCUS PURPUREUS
MENGGUNAKAN SUBSTRAT LIMBAH KELAPA SAWIT
Oleh :
Michael Jefferson
M. EkaPramudita
Chairul Anand
(F24080122/ Angkatan 2008)
(F24110113/ Angkatan 2011)
(F24110075/ Angkatan 2011)
Dibiayai oleh:
Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Program Kreativitas Mahasiswa
Nomor : 050/SP2H/KPM/Dit.Litabmas/V/2013, tanggal 13 Mei 2013
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ABSTRAK
Permintaan pigmen alami untuk pasar produk pangan dan pakan meningkat
tiap tahunnya karena tumbuhnya kesadaran akan kesehatan. Salah satu pigmen alami
yang menjadi perhatian adalah pigmen Monascus purpureus yang menhasilkan
pigmen merah dan kuning. Selama ini penumbuhan Monascus masih menggunakan
substrat dari produk pangan seperti beras, jagung, singkong, atau kentang. Limbah
kelapa sawit khususnya pelepah daun tersedia dalam jumlah besar dan tidak
termanfaatkan. Pemanfaatan limbah ini sebagai subtract penumbuhan Monascus
purpureus terbukti berpotensi menjadi nilai tambah dari pelepah daun sawit. Setelah
2 minggu fermentasi substrat padat dengan penambahan natrium glutamate untuk
pertumbuhan optimum, produksi pigmen kuning yang terbentuk sebanyak 12
absorbansi per gram substrat dan pigmen merah sebanyak 9 absorbansi per gram
substrat. Nilai ini lebih rendah dibandingkan pengguanaan substrat beras dan
singkong, namun melihat avabilitas dan nilai limbah, pelepah daun dapat
dimanfaatkan secara baik sebagai substrat pertumbuhan Monascus purpureus
Kata kunci : Monascus purpureus, pelepah sawit, fermentasi substrat padat, pigmen
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan dari Maret – Juni 2013 ini ialah pemanfaatan limbah
kelapa sawit dengan judul Potensi Produksi Pewarna Alami dan Monacolin sebagai
Anti Kolesterol dari Monascus purpureus Menggunakan Substrat Limbah Kelapa
Sawit.
Penyelesaiaan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari
berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Dra. Suliantari M.S selaku pembimbing banyak memberikan
pengarahan, kritik, dan saran dalam penelitian dan penulisan laporan.
2. Teknisi laboratorium Biokimia Pangan dan laboratorium Kimia Pangan
Departemen ITP Fakultas Teknologi Pertanian IPB atas segala
bimbingannya selama analisis serta karyawan UPT dan Sekretariat ITP atas
pelayanannya selama persiapan.
3. Semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan skripsi
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan
ini. Penulis juga berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca yang
memerlukannya.
Bogor, Juli 2013
Michael Jefferson
I.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Penggunaan bahan tambahan pewarna pada berbagai produk makanan kini
semakin meningkat terdukung dari permintaan konsumen yang menginginkan
tampilan produk yang menarik. Penggunaan bahan pewarna alami mengalami
kenaikan di samping penggunaan bahan pewarna sintetik yang memiliki potensi
karsinogenik. Indonesia telah lama memanfaatkan mikroorganisme jenis Monascus,
yang dikenal sebagai Angkak, dalam berbagai pengobatan terutama Demam
Berdarah. Monascus menghasilkan pigmen berwarna merah, yang dapat digunakan
sebagai pewarna makanan. Pigmen ini stabil dan juga larut dalam air yang
memberikan keuntungan lebih dalam proses produksi (Duffose 2005). Penambahan
sumber karbon dan nitrogen dapat meningkatkan produksi pigmen (Babitha et al
2006). Selain pigmen, Monascus juga menghasilkan Lovastatin yang memiliki
kemampuan penurunan kolesterol darah sebagai salah satu langkah mencegah
penyakit jantung dan pembuluh darah (Pattanagul 2007). Pemanfaatan komponen
yang dapat mencegah salah satu faktor penyebab penyakit jantung sebagai penyakit
yang merupakan pembunuh nomor satu di Indonesia merupakan solusi positif bagi
permasalahan kesehatan di Indonesia.
Karena tingginya biaya produksi dalam pengembangan teknologi pada
industri pewarna alami, pengembangan teknologi yang lebih rendah biaya diperlukan
untuk merealisasikan penggunaan pewarna yang lebih alami. Pada umumnya,
produksi pigmen pada industri menggunakan teknologi fermentasi cair. Di samping
itu, teknologi fermentasi substrat padat memberikan potensi pengembangan teknologi
yang lebih rendah biaya dan natural (Pandev 1992). Berbagai limbah agroindustri
seperti sekam padi, sekam gandum, limbah singkong, dll terbukti berpotensi
digunakan sebagai substrat untuk pertumbuhan Monascus (Babitha et al 2006).
Namun, penelitian mengenai potensi limbah kelapa sawit sebagai substrat Monascus
belum diteliti.
Indonesia merupakan penghasil kelapa sawit tertinggi di dunia. Produksi
tandan buah segar kelapa sawit sekitar 12,5 – 27,5 ton/ha. Basis satu ton tandan buah
segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%) , minyak inti
sawit sebanyak 0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan
kosong, serat dan cangkang biji yang masing – masing sebanyak 0,23 ton (23%),
0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%) (Darnoko 1992). Selama ini tandan kosong
dan serat masih minim dimanfaatkan kembali, kebanyakan dibakar kemudian
dijadikan kompos. Dengan digunakannya sampah tandan kosong yang memiliki nilai
rendah sebagai substrat produksi pewarna alami dengan nilai jual tinggi, akan
memberikan nilai tambah pada industri sawit nasional.
Perumusan Masalah
Penelitian ini akan mengungkap potensi tandan kosong kelapa sawit sebagai
substrat pertumbuhan Monascus purpureus dalam menghasilkan pigmen alami dan
Monacolin K. Parameter yang diujikan seperti perlakuan dengan dan tanpa hidrolisis
asam pada substrat, pertumbuhan Monascus pada berbagai tingkat pH dan lama
fermentasi.
Tujuan
1.
Membandingkan tingkat produksi pigmen Monascus dengan berbagai tingkat
pH menggunakan substrat tandan kosong kelapa sawit dengan hasil penelitian
terdahulu yang menggunakan substrat-substrat lainnya.
2.
Mengukur hasil sekresi Lovastatin dengan menggunakan analisis
spektofotometri
3.
Menentukan lama fermentasi yang menghasilkan pigmen secara maksimal
Luaran yang Diharapkan
Artikel ilmiah yang komprehensif mengenai potensi limbah kelapa sawit
sebagai substrat pertumbuhan Monascus purpureus dalam menghasilkan pigmen
warna dan Monacolin K untuk mendukung pengembangan industri pangan dan
farmasi lokal Indonesia.
Kegunaan
Bagi mahasiswa
1.
Memberikan kesempatan bagi mahasiswa untuk mengaplikasikan keilmuan
dalam kerja praktek nyata.
2.
Meningkatkan kompetensi mahasiswa khususnya dalam bidang mikrobiologi
dan analisis kimia.
Bagi lingkungan
1.
Mengurangi dampak sampah produksi kelapa sawit yang kurang
dimanfaatkan maksimal.
2.
Hasil fermentasi mikroba menjadikan tandan kosong kelapa sawit menjadi
lebih mudah dimanfaatkan sebagai pupuk
Bagi industri terkait
1.
Mendukung pengembangan industri pewarna alami
2.
Mendukung pengembangan industri farmasi
3.
Memberikan nilai tambah pada sampah produksi kelapa sawit menjadi
komponen yang bernilai tinggi
4.
Memberikan informasi lebih dalam mengenai potensi produksi Monacolin K
sebagai komponen anti kolesterol
II. TINJAUAN PUSTAKA
Monascus purpureus
Monascus purpureus termasuk ke dalam kelompok Ascommycetes,
khususnya keluarga Monascaceae. Genus Monascus dapat dibagi menjadi empat
spesies: M. pilosus, M. purpureus, M. ruber, dan M. froridanus yang merupakan
galur yang sering ditemui dari makanan tradisional timur (Sabater, 1999). M.
purpureus dapat dengan mudah diidentifikasi dari askosporanya yang berbentuk
sphere berukuran diameter 5 µm atau berbentuk oval. Miseliumnya berwarna putih
pada fase awal. Namun, warnanya akan berubah menjadi merah muda dan kuning oranye seriiring pertumbuhan. Pertumbuhan Monascus merupakan indikator utama
sintesis pigmen dan metabolit lainnya.
Pada masa pertumbuhan, Monascus spp. mencerna substrat pati menjadi
berbagai metabolit. Dalam penggunaan substrat, Monascus lebih memilih jenis
karbohidrat yang lebih sederhana. Karbohidrat kompleks seperti selulosa membuat
pertumbuhan Monascus kurang maksimal. Hal ini disebabkan Monascus sedikit
menghasilkan enzim selulase (Nuraini 2009). Struktur pigmen sebagai metabolit
sekunder bergantung pada tipe substrat dan faktor spesifik lain selama penumbuhan
seperti pH, suhu, dan kelembaban. Karbon (glukosa, maltose, etanol) dan sumber
nitrogen (pepton dan ammonium nitrat) dapat digunakan untuk menginduksi produksi
pigmen dari M. purpureus (Chen, 1993). Monascuss spp. Menghasilkan pigmen yang
dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok yaitu: (1) monascin dan ankaflavin yang
berwarna kuning, (2) monascorubrin dan rubropunctatin yang berwarna oranye, (3)
monascorubramin dan rubropuntamin yang berwarna merah (Sweeny, 1981).
Gambar 1 pigmen warna yang dihasilkan M.purpureus
Pigmen ini dapat dideteksi pada spektofotometer dengan panjang gelombang
400 nm untuk pigmen kuning, 470 nm untuk pigmen oranye, dan 500 nm untuk
pigmen merah.
M. purpureus juga menghasilkan metabolit lain yang memilikii nilai manfaat
tinggi yaitu Lovastatin yang disebut mevinolin, yang dapat menurunkan kadar
kolesterol dalam darah. Mevinolin berkompetisi menghalangi enzim 3-hidroksi-3metilglutaril koenzim A reductase (HMG Co-A) yang mengkatalase sintesis
kolesterol (Pattanagul 2007). Heber (1999) meneliti M.purpureus dari angkak yang
memberikan dampak pengurangan kadar kolesterol total, Low Density Protein (LDL)
dan Trigliserol (TG) dalam darah secara signifikan dibandingkan kontrol. Mevinolin
telah dimanfaatkan lebih pada bidang farmakologi dengan rekomenndasi 5 – 10 mg
monacolin per hari selama 12 minggu (Heber 1999).
Penelitian Monascus menggunakan substrat kering dari biji nangka oleh S.
Babitha (2006) menyatakan bahwa serbuk biji nangka dengan ukuran 0.4 – 0.6 mm
(40 mesh) tanpa tambahan sumber karbon memberikan hasil produksi pigmen terbaik
dibandingkan perlakuan lain. Pigmen larut air diproduksi dengan serbuk biji nangka
yang ditambahkan sumber nitrogen seperti monosodium glutamat, bubuk kacang
kedelai, pepton, atau serbuk kitin sebanyak 1% dari total substrat. Penambahan
sumber nitrogen ini memberikan perbedaan positif yang signifikan. Monascus
menghasilkan pigmen yang berbeda-beda menurut pH substrat dengan masingmasing pH 3,4, dan 7 menghasilkan pigmen tertinggi.
Fermentasi Media Padat
Fermentasi media padat memiliki keuntungan dan kerugian. Menurut Smith
(1990) keuntungannya antara lain substrat yang digunakan sederhana dengan
komponen sintesis yang murah dibandingkan dengan komponen sintesis yang mahal.
Kontaminasi mikroorganisme rendah, sehingga seringkali tidak perlu disterilisasi
serta proses hilir yang mudah. Persyarata aerasi dapat dipenuhi dengan mudah
melalui difusi gas atau aerasi. Hasil produksi tinggi dan kebutuhan energy rendah
dibandingkan dengan bioreactor tangki berpengaduk. Kerugiannya antara lain proses
terbatas hanya untuk pertumbuhan kapang saja, yaitu mikroba yang dapat mentolerir
rendahnya kadar air (Frost dan Moss 1987). Timbulnya panas hasil metabolism dalam
proses skala besar dapat menimbulkan masalah. Demikian pula pemantauan proses
seperti kadar air, biomassa, kadar O2 dan CO2, sukar dilaksanakan dengan akurat,
serta laju pertumbuhan mikroorganisme lebih rendah (Smith 1990)
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS)
Selama ini pengolahan/pemanfaatan TKS oleh perkebunan masih sangat
terbatas yaitu dibakar dalam incinerator, ditimbun (open dumping), dijadikan mulsa
di perkebunan kelapa sawit, atau diolah menjadi kompos. Namun karena adanya
beberapa kendala seperti waktu pengomposan yang cukup lama sampai 6 – 12 bulan,
fasilitas yang harus disediakan, dan biaya pengolahan TKS tersebut. Cara – cara
tersebut kurang diminati oleh perkebunan. Selain jumlah yang melimpah juga karena
kandungan hemiselulosa tandan kelapa sawit yang cukup tinggi.
Komponen karbohidrat dalam tandan kosong yang mayoritas berupa selulosa
dan lignin sulit dicerna oleh M.purpureus. Namun, hidrolisis selulosa dengan asam
encer dapat mengubah selulosa menjadi glukosa dan oligosakarida. Hasil penelitian
yang dilakukan Kardono (2010) oleh dengan menghidrolisis selulosa menggunakan
asam sulfat 2M dengan perbandingan 1:25 pada suhu 1000C selama 4 jam dapat
menghasilkan glukosa yang tinggi (36 mg/ml).
III. METODE PENDEKATAN
Penyiapan Inokulum
Monascus purpureus yang diperoleh dari LIPI ditumbuhkan pada media YPG
pada suhu 300C. Agar spora tumbuh maksimal, mikroorganisme ditumbuhkan pada
agar miring selama 6 hari, kemudian 10 mL larutan garam fisiologis ditambahkan
pada secara aseptik. Suspensi spora didapatkan dan digunakan sebagai inokulum
(1.5.105 spora per mL)( (Babitha et al,2006).
Hidrolisis Asam
Limbah kelapa sawit didapatkan dari PT Smart Tbk. Tandan dan serat
dihancurkan menggunakan grinder kemudian dikeringkan pada suhu 600C selama 12
jam kemudian diayak hingga berukuran 0.4 sampai dengan 0.6 mm dengan pengayak
40 mesh. Setengah bagian limbah dihidrolisis asam dengan cara dipanaskan
menggunakan asam sulfat 2M dengan perbandingan 1:25 pada suhu 1000C selama 4
jam. Sisanya tidak diberi pelakuan hidrolisis asam.
Fermentasi Media Padat
Substrat dengan masa 5 g dimasukkan pada 250-mL labu Erlenmeyer dan
ditambahkan 2 mL larutan garam fisiologis( dalam g/L KH2PO4 2, NH4NO3 5, NaCl
1, dan MgSO4.7H2O 1). Komponen di dalam labu diaduk rata, kemudian disterilkan
dalam autoklaf pada suhu 121oC selama 20 menit dan didinginkan pada suhu ruang.
Kemudian diinokulasikan sebanyak 1 mL spora Monascus dan diinkubasi pada suhu
300C selama 7, 10, dan 14 hari (Babitha et al,2006).
Perubahan pH pada Substrat
Perubahan pH pada substrat dilakukan dengan mengubah pH larutan garam
yang ditambahkan. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahn 2N HCl dan 2N
NaOH (Bum-Kyu et al, 2006). pH disesuaikan pada pH 3, 4, dan 7.
Ekstraksi Pigmen
Hasil fermentasi dalam Erlenmeyer ditimbang kemudian ditambahkan 90%
etanol sebanyak 5 mL etanol per gram hasil fermentasi. Campuran dimasukkan dalam
rotary shaker dengan kecepatan 200 rpm selama 1 jam, didiamkan mengendap selama
15 menit. Campuran disaring melewati kertas Whatman no 1. Ekstrak etanol dari
komponen non pigmen disimpan sebagai blanko.
Pengukuran Jumlah Pigmen
Analisis pigmen menggunakan double beam spektofotometer (Shidmazu, UV
1601), faktor dilusi sampel dijadikan bahan pertimbangan. Yang diukur hanya
pigmen ekstraselular. Jumlah pigmen dihitung berdasarkan absorbansi tertentu per
gram substrat kering (g)(Babitha et al,2006). Panjang gelombang yang digunakan 400
nm, 470, 500 nm
Pengukuran Kadar Monacolin
Biomassa 25 gram ditambahkan 0.5 mL asetonitril pekat, kemudian divortex
selama 5 menit. Setelah itu dilakukan sonikasi selama 30 menit. Campuran dikocok
pada shaker dengan kecepatan 220 rpm selama 1 jam, kemudian disentrifugasi
dengan kecepatan 10.000 rpm selama 10 menit. Supernatan diambil 0.25 mL,
kemudian ditambahkan 0.25 mL aquades dan ditambahkan 12.5 µL H3PO4 pekat.
Analisis Monacolin dilakukan secara spektofotrometri menggunakan spektofotometer
double beam dengan panjang gelombang 237 nm.
IV. PELAKSANAAN PROGRAM
Waktu dan tempat Pelaksanaan
Laboratorim ITP IPB Lantai 2 Darmaga Bogor 16680
Tahapan Pelaksanaan/Jadwal Faktual Pelaksanaan
Kegiatan
Waktu Pelaksanaan
Ulangan 1
Maret IVb,c
Maret IVa,b
April Ia,b
April Ia,b
April IIa,b,c
April IIa
April IIIb,c
Ulangan 2
Ulangan 3
Pengurusan perizinan
Persiapan alat dan loker
Pembelian inokulum
Juni Ib
Pembuatan substrat
Mei IIc
Perbanyakan inokulum
Hidrolisis substrat
Penyiapan substrat (pH,
Mei IIb,c
Juni Ia,b
garam, sterilisasi)
Fermentasi
April IV-Mei Ia,b,c Mei III – IVa,b,c Juni II-IIIa,b,c
Ekstraksi dan pengukuran
Juni Iva
Pengolahan data
Juli Ia,b,c
Rekap (data+keuangan) Juli Iic
a)Michael b)Eka c)Anan
Instrumen Pelaksanaan
Rekapitulasi Rancangan dan Realisasi Biaya
Rancangan Biaya
No
1
2
3
4
Nama Alat
Bahan
inokulum Monascus purpureus
media YPG
limbah kelapa sawit
KH2PO4
Satuan
gram
gram
kilogram
gram
Jumlah
Harga satuan (Rp)
Total (Rp)
1000
500
5
300
2500
500
20000
1000
2500000
250000
100000
300000
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
NH4NO3
NaCl
MgSO4.7H2O
HCl
NaOH
etanol 90%
H3PO4
H2SO4
asetonitril
Alat
Tabung Reaksi
Grinder
Pengayak 40 mesh
Erlenmeyer
Autoklaf
Pipet Ukur 1 mL
Pipet Ukur 5 mL
neraca analitik
Inkubator
Rotary shaker
Kertas whatman no 1
Double beam spektofotometer
Chromameter Minolta 100
tabung eppendorf
Vortex
Cuvet
mikroskop
hemasitometer
Oven
neraca analitik
pH meter
Bioreaktor
Total
Realisasi Biaya
gram
gram
gram
Liter
Liter
Liter
Liter
liter
Liter
300
300
300
5
5
10
1
10
2
1000
500
1000
20000
20000
50000
75000
20000
100000
300000
150000
300000
100000
100000
500000
75000
200000
200000
buah
jam
jam
buah
jam
buah
buah
jam
hari
jam
set
jam
jam
buah
hari
hari
jam
hari
hari
hari
hari
hari
3
5
5
18
2
3
3
2
30
3
1
5
5
8
1
1
3
1
2
1
1
14
30000
10000
10000
100000
20000
75000
75000
10000
50000
15000
30000
20000
20000
30000
10000
50000
10000
10000
10000
10000
20000
15000
90000
50000
50000
1800000
40000
225000
225000
20000
1500000
45000
30000
100000
100000
240000
10000
50000
30000
10000
20000
10000
20000
210000
9950000
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap penelitian yang telah dilakukan hingga saat ini adalah penyiapan
inokulum dan substrat, penyiapan media tumbuh, fermentasi, pengukuran kadar
pigmen dan monacolin. Monascus ditumbuhkan pada 10 tabung media PDA agar
miring selama 6 hari. Viabilitas sel per ml adalah 6x104 sel/ml. Media fermentasi
yang disiapkan terdiri dari 2 jenis yaitu non hidrolisis dan hidrolisis. Proses hidrolisis
dilakukan di Lab Kimia ITP IPB dengan melarutkan substrat dalam asam sulfat 2M
(1:20) selama 3 jam 1000C. Hasil subtrat hidrolisis berwarna hitam pekat dan berbau
asam menyengat. Media diatur pH nya menjadi pH 3 dan 7 dengan menambahkan
asam basa terhadap substrat. Untuk mengukur pH awal substrat dilakukan
pengenceran terhadap substrat pelepah dengan perbandingan 1:1. pH awal substrat
non hidrolisis ph 5, sedangkan pH hidrolisis sebesar pH 2,7. Sebelum digunakan,
media disterilkan terlebih dahulu dengan autoklaf.
Inokulasi pada media dilakukan secara aseptis dengann tujuan menghindari
kontaminasi. Jumlah inokulum yang ditambahkan sebanyak 2 ml. Setelah itu media
dan inokulum diaduk hingga rata menggunakan batang pengaduk. Fermentasi
dilakukan selama 7 dan 14 hari untuk melihat pertumbuhan yang terjadi. Namun,
perlakuan hidrolisis tidak memberikan hasil sesuai hipotesis dimana tidak terjadi
penumbuhan kapang. Hal ini diduga disebabkan pencucian substrat kurang bersih
sehingga masih tersisa asam sulfat yang pekat yang menghambat pertumbuhan. Hasil
yang diperoleh setelah fermentasi 7 hari pada substrat non hidrolisis adalah
pertumbuhan hifa kapang pada substrat serta muncul bintik kuning pada perlakuan
pH 3 dan pigmen merah pH 7. Fermentasi 14 hari pada substrat non hidrolisis
memberikan jumlah pigmen yang banyak dari 7 hari. Oleh sebab itu pada
pengulangan selanjutnya digunakan substrat non hidrolisis.
Tahap selanjutnya adalah tahap ekstraksi dengan menambahkan etanol 95%
dengan perbandingan 1:5. Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan shaker (100
rpm) selama 15 menit. Kemudian hasil disaring menggunakan kertas whatman dan
dihasilkan larutan berwarna. Sebagai blangko dipakai substrat yang tidak
difermentasi. Hasil ekstraksi dibaca menggunakan double beam spektrofotometer
pada panjang gelombang 400 untuk warna kuning dan 500 untuk warna merah.
Produksi pigmen selama 14 hari menghasilkan pigmen warna kuning
sebanyak 12 absorbansi per gram substrat dan pigmen warna merah sebanyak 9
absorbansi per gram subsrat. Produksi pigmen ditampillkan pada Gambar 2. Hasil ini
lebih rendah dari penelitian mengenai penumbuhan Monascus purpureus
menggunakan substrat lainnya. Namun, dinilai dari potensi penggunaan limbah dan
ketersediaan bahan yang berlimpah, secara kuantitas pengguanaan substrat limbah
sawit ini dapat menghasilkan pigmen dalam jumlah yang lebih tinggi. Pembandingan
produksi versama substrat lain ditampilkan pada Gambar 3.
Pigmen Monascus
Absorbansi per
gram substrat
15
10
5
0
7
10
14
kuning
merah
lama fermentasi (hari)
Gambar 2. Produksi pigmen Monascus purpureus
Absorbansi per gram
substrat kering
25
Perbandingan Produksi Pigmen
20
15
10
5
0
beras
biji
TKKS singkong
nangka
Jenis Substrat
kuning
merah
Gambar 3. Produksi pigmen Monascus pada berbagai substrat
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
•
•
•
Substrat pelepah kelapa sawit (PLKS) non hidrolisis berpotensi menjadi
substrat pertumbuhan Monascus purpureus
PLKS mampu menghasilkan pigmen warna merah pada pH 7 dan kuning pada
pH 3
PLKS memiliki potensi sebagai media pertumbuhan kapang untuk
menghasilkan pigmen
VII. DAFTAR PUSTAKA
A. Pandey, Recent developments in solid-state fermentation, Process Biochem. 27
(1992) 109–117.
Bum-Kyu Lee, No-Hwan Park, Hai Yon Piao, and Wook-Jin Chung. Biotechnol.
Bioprocess Eng. 2001, 6: 341-346.
Chen M., and Johns M.R., Effect of pH and nitrogen source on pigment production
by Monascus purpureus, Appl.Microbiol Biotechnol., 1993; 40: 132-138.
Darnoko. 1992. Potensi Pemanfaatan Limbah Lignoselulosa Kelapa Sawit melalui
Biokonversi. Berita Pen. Perkebunan, Medan.
Frost, G.M. dan D.A. Moss. 1987. Production of Enzymes by Fermentation.
Biotechnology Vol. 7a. VHC, Germany
Heber D., Yip I., Ashley J.M., Elashoff D.A., Elashoff R.M., and Go
V.L.W.,Cholesterol-lowering effects of a proprietary Chinese red-yeast-rice
dietary supplement1-4, Am J. Clin Nutr., 1999; 69:231-236.
Kardono S. Broto. 2010. Teknologi Pembuatan Etanol Berbasis Lignoselulosa
Tumbuhan Tropis untuk Produksi Biogasoline. Pusat Penelitian Kimia
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
L. Dufosse, P. Galaup, A. Yaron, S.M. Arad, K.N.C. Murthy,G.A. Ravishankar,
Microorganisms and microalgae as sources of pigments for food use: A
scientific oddity or an industrial reality?, Trends Food Sci. Tecnol. 16 (2005)
389–406.
Patcharee Pattanagul, Renu Pinthong, Aphirak Phianmongkhol,Noppol
Leksawasdi.2007. Review of Angkak Production (Monascus purpureus).
Chiang Mai J. Sci. 2007; 34(3) : 319-328
Tun Tedja_Irawadi.1991.Produksi Enzim Ekstraseluler Selulase dan Xilanase dari
Neurospora sitophila pada Substrat Limbah Padat Kelapa Sawit. Skripsi
Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
Sabater-Vilar M., Maas R.F.M., and Fink-Gremmels J., Mutagenicity of commercial
Monascus fermentation products and the role of citrinin contamination,
Mutation Research, 1999; 444: 7-16.
Smith. J. E. 1990. Prinsip Bioteknologi. PT Gramedia, Jakarta.
Sumathy Babitha, Carlos R. Soccol, Ashok Pandey . 2006. Jackfruit Seed for
Production of Monascus Pigments, through Solid State Fermentation. Food
Technol. Biotechnol. 44 (4) 465–471.
Sweeny J, G., Estrada-Valdes M. C., and Iacobucci G. A., Sato H., and Sakamura S.,
Photoprotection of the red pigments of Monascus anka in aqueous media by
1,4,6-trihydroxynaphthalene, J. Agric. Food Chem., 1981; 29(6): 1189-1193.
Yongsmith B., Fermentative microbiology of vitamins and pigments, 1st Edn.,
Kasetsart University Press, Bangkok, 1999.
DOKUMENTASI KEGIATAN
Gb 4. Hidrolisis substrat
Gb 5. Hasil pengeringan hidrolisis
Gb 6. Penumbuhan inokulum
Gb 7. Fermentasi Monascus
Gb 8. Fermentasi pada incubator 30 C
Lampiran Kuitansi
Gb 9. Ekstraksi pigmen
POTENSI PRODUKSI PEWARNA ALAMI DAN MONACOLIN
SEBAGAI ANTI KOLESTEROL DARI MONASCUS PURPUREUS
MENGGUNAKAN SUBSTRAT LIMBAH KELAPA SAWIT
Oleh :
Michael Jefferson
M. EkaPramudita
Chairul Anand
(F24080122/ Angkatan 2008)
(F24110113/ Angkatan 2011)
(F24110075/ Angkatan 2011)
Dibiayai oleh:
Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Program Kreativitas Mahasiswa
Nomor : 050/SP2H/KPM/Dit.Litabmas/V/2013, tanggal 13 Mei 2013
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ABSTRAK
Permintaan pigmen alami untuk pasar produk pangan dan pakan meningkat
tiap tahunnya karena tumbuhnya kesadaran akan kesehatan. Salah satu pigmen alami
yang menjadi perhatian adalah pigmen Monascus purpureus yang menhasilkan
pigmen merah dan kuning. Selama ini penumbuhan Monascus masih menggunakan
substrat dari produk pangan seperti beras, jagung, singkong, atau kentang. Limbah
kelapa sawit khususnya pelepah daun tersedia dalam jumlah besar dan tidak
termanfaatkan. Pemanfaatan limbah ini sebagai subtract penumbuhan Monascus
purpureus terbukti berpotensi menjadi nilai tambah dari pelepah daun sawit. Setelah
2 minggu fermentasi substrat padat dengan penambahan natrium glutamate untuk
pertumbuhan optimum, produksi pigmen kuning yang terbentuk sebanyak 12
absorbansi per gram substrat dan pigmen merah sebanyak 9 absorbansi per gram
substrat. Nilai ini lebih rendah dibandingkan pengguanaan substrat beras dan
singkong, namun melihat avabilitas dan nilai limbah, pelepah daun dapat
dimanfaatkan secara baik sebagai substrat pertumbuhan Monascus purpureus
Kata kunci : Monascus purpureus, pelepah sawit, fermentasi substrat padat, pigmen
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan dari Maret – Juni 2013 ini ialah pemanfaatan limbah
kelapa sawit dengan judul Potensi Produksi Pewarna Alami dan Monacolin sebagai
Anti Kolesterol dari Monascus purpureus Menggunakan Substrat Limbah Kelapa
Sawit.
Penyelesaiaan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari
berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Dra. Suliantari M.S selaku pembimbing banyak memberikan
pengarahan, kritik, dan saran dalam penelitian dan penulisan laporan.
2. Teknisi laboratorium Biokimia Pangan dan laboratorium Kimia Pangan
Departemen ITP Fakultas Teknologi Pertanian IPB atas segala
bimbingannya selama analisis serta karyawan UPT dan Sekretariat ITP atas
pelayanannya selama persiapan.
3. Semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan skripsi
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan
ini. Penulis juga berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pembaca yang
memerlukannya.
Bogor, Juli 2013
Michael Jefferson
I.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Penggunaan bahan tambahan pewarna pada berbagai produk makanan kini
semakin meningkat terdukung dari permintaan konsumen yang menginginkan
tampilan produk yang menarik. Penggunaan bahan pewarna alami mengalami
kenaikan di samping penggunaan bahan pewarna sintetik yang memiliki potensi
karsinogenik. Indonesia telah lama memanfaatkan mikroorganisme jenis Monascus,
yang dikenal sebagai Angkak, dalam berbagai pengobatan terutama Demam
Berdarah. Monascus menghasilkan pigmen berwarna merah, yang dapat digunakan
sebagai pewarna makanan. Pigmen ini stabil dan juga larut dalam air yang
memberikan keuntungan lebih dalam proses produksi (Duffose 2005). Penambahan
sumber karbon dan nitrogen dapat meningkatkan produksi pigmen (Babitha et al
2006). Selain pigmen, Monascus juga menghasilkan Lovastatin yang memiliki
kemampuan penurunan kolesterol darah sebagai salah satu langkah mencegah
penyakit jantung dan pembuluh darah (Pattanagul 2007). Pemanfaatan komponen
yang dapat mencegah salah satu faktor penyebab penyakit jantung sebagai penyakit
yang merupakan pembunuh nomor satu di Indonesia merupakan solusi positif bagi
permasalahan kesehatan di Indonesia.
Karena tingginya biaya produksi dalam pengembangan teknologi pada
industri pewarna alami, pengembangan teknologi yang lebih rendah biaya diperlukan
untuk merealisasikan penggunaan pewarna yang lebih alami. Pada umumnya,
produksi pigmen pada industri menggunakan teknologi fermentasi cair. Di samping
itu, teknologi fermentasi substrat padat memberikan potensi pengembangan teknologi
yang lebih rendah biaya dan natural (Pandev 1992). Berbagai limbah agroindustri
seperti sekam padi, sekam gandum, limbah singkong, dll terbukti berpotensi
digunakan sebagai substrat untuk pertumbuhan Monascus (Babitha et al 2006).
Namun, penelitian mengenai potensi limbah kelapa sawit sebagai substrat Monascus
belum diteliti.
Indonesia merupakan penghasil kelapa sawit tertinggi di dunia. Produksi
tandan buah segar kelapa sawit sekitar 12,5 – 27,5 ton/ha. Basis satu ton tandan buah
segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%) , minyak inti
sawit sebanyak 0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan
kosong, serat dan cangkang biji yang masing – masing sebanyak 0,23 ton (23%),
0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%) (Darnoko 1992). Selama ini tandan kosong
dan serat masih minim dimanfaatkan kembali, kebanyakan dibakar kemudian
dijadikan kompos. Dengan digunakannya sampah tandan kosong yang memiliki nilai
rendah sebagai substrat produksi pewarna alami dengan nilai jual tinggi, akan
memberikan nilai tambah pada industri sawit nasional.
Perumusan Masalah
Penelitian ini akan mengungkap potensi tandan kosong kelapa sawit sebagai
substrat pertumbuhan Monascus purpureus dalam menghasilkan pigmen alami dan
Monacolin K. Parameter yang diujikan seperti perlakuan dengan dan tanpa hidrolisis
asam pada substrat, pertumbuhan Monascus pada berbagai tingkat pH dan lama
fermentasi.
Tujuan
1.
Membandingkan tingkat produksi pigmen Monascus dengan berbagai tingkat
pH menggunakan substrat tandan kosong kelapa sawit dengan hasil penelitian
terdahulu yang menggunakan substrat-substrat lainnya.
2.
Mengukur hasil sekresi Lovastatin dengan menggunakan analisis
spektofotometri
3.
Menentukan lama fermentasi yang menghasilkan pigmen secara maksimal
Luaran yang Diharapkan
Artikel ilmiah yang komprehensif mengenai potensi limbah kelapa sawit
sebagai substrat pertumbuhan Monascus purpureus dalam menghasilkan pigmen
warna dan Monacolin K untuk mendukung pengembangan industri pangan dan
farmasi lokal Indonesia.
Kegunaan
Bagi mahasiswa
1.
Memberikan kesempatan bagi mahasiswa untuk mengaplikasikan keilmuan
dalam kerja praktek nyata.
2.
Meningkatkan kompetensi mahasiswa khususnya dalam bidang mikrobiologi
dan analisis kimia.
Bagi lingkungan
1.
Mengurangi dampak sampah produksi kelapa sawit yang kurang
dimanfaatkan maksimal.
2.
Hasil fermentasi mikroba menjadikan tandan kosong kelapa sawit menjadi
lebih mudah dimanfaatkan sebagai pupuk
Bagi industri terkait
1.
Mendukung pengembangan industri pewarna alami
2.
Mendukung pengembangan industri farmasi
3.
Memberikan nilai tambah pada sampah produksi kelapa sawit menjadi
komponen yang bernilai tinggi
4.
Memberikan informasi lebih dalam mengenai potensi produksi Monacolin K
sebagai komponen anti kolesterol
II. TINJAUAN PUSTAKA
Monascus purpureus
Monascus purpureus termasuk ke dalam kelompok Ascommycetes,
khususnya keluarga Monascaceae. Genus Monascus dapat dibagi menjadi empat
spesies: M. pilosus, M. purpureus, M. ruber, dan M. froridanus yang merupakan
galur yang sering ditemui dari makanan tradisional timur (Sabater, 1999). M.
purpureus dapat dengan mudah diidentifikasi dari askosporanya yang berbentuk
sphere berukuran diameter 5 µm atau berbentuk oval. Miseliumnya berwarna putih
pada fase awal. Namun, warnanya akan berubah menjadi merah muda dan kuning oranye seriiring pertumbuhan. Pertumbuhan Monascus merupakan indikator utama
sintesis pigmen dan metabolit lainnya.
Pada masa pertumbuhan, Monascus spp. mencerna substrat pati menjadi
berbagai metabolit. Dalam penggunaan substrat, Monascus lebih memilih jenis
karbohidrat yang lebih sederhana. Karbohidrat kompleks seperti selulosa membuat
pertumbuhan Monascus kurang maksimal. Hal ini disebabkan Monascus sedikit
menghasilkan enzim selulase (Nuraini 2009). Struktur pigmen sebagai metabolit
sekunder bergantung pada tipe substrat dan faktor spesifik lain selama penumbuhan
seperti pH, suhu, dan kelembaban. Karbon (glukosa, maltose, etanol) dan sumber
nitrogen (pepton dan ammonium nitrat) dapat digunakan untuk menginduksi produksi
pigmen dari M. purpureus (Chen, 1993). Monascuss spp. Menghasilkan pigmen yang
dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok yaitu: (1) monascin dan ankaflavin yang
berwarna kuning, (2) monascorubrin dan rubropunctatin yang berwarna oranye, (3)
monascorubramin dan rubropuntamin yang berwarna merah (Sweeny, 1981).
Gambar 1 pigmen warna yang dihasilkan M.purpureus
Pigmen ini dapat dideteksi pada spektofotometer dengan panjang gelombang
400 nm untuk pigmen kuning, 470 nm untuk pigmen oranye, dan 500 nm untuk
pigmen merah.
M. purpureus juga menghasilkan metabolit lain yang memilikii nilai manfaat
tinggi yaitu Lovastatin yang disebut mevinolin, yang dapat menurunkan kadar
kolesterol dalam darah. Mevinolin berkompetisi menghalangi enzim 3-hidroksi-3metilglutaril koenzim A reductase (HMG Co-A) yang mengkatalase sintesis
kolesterol (Pattanagul 2007). Heber (1999) meneliti M.purpureus dari angkak yang
memberikan dampak pengurangan kadar kolesterol total, Low Density Protein (LDL)
dan Trigliserol (TG) dalam darah secara signifikan dibandingkan kontrol. Mevinolin
telah dimanfaatkan lebih pada bidang farmakologi dengan rekomenndasi 5 – 10 mg
monacolin per hari selama 12 minggu (Heber 1999).
Penelitian Monascus menggunakan substrat kering dari biji nangka oleh S.
Babitha (2006) menyatakan bahwa serbuk biji nangka dengan ukuran 0.4 – 0.6 mm
(40 mesh) tanpa tambahan sumber karbon memberikan hasil produksi pigmen terbaik
dibandingkan perlakuan lain. Pigmen larut air diproduksi dengan serbuk biji nangka
yang ditambahkan sumber nitrogen seperti monosodium glutamat, bubuk kacang
kedelai, pepton, atau serbuk kitin sebanyak 1% dari total substrat. Penambahan
sumber nitrogen ini memberikan perbedaan positif yang signifikan. Monascus
menghasilkan pigmen yang berbeda-beda menurut pH substrat dengan masingmasing pH 3,4, dan 7 menghasilkan pigmen tertinggi.
Fermentasi Media Padat
Fermentasi media padat memiliki keuntungan dan kerugian. Menurut Smith
(1990) keuntungannya antara lain substrat yang digunakan sederhana dengan
komponen sintesis yang murah dibandingkan dengan komponen sintesis yang mahal.
Kontaminasi mikroorganisme rendah, sehingga seringkali tidak perlu disterilisasi
serta proses hilir yang mudah. Persyarata aerasi dapat dipenuhi dengan mudah
melalui difusi gas atau aerasi. Hasil produksi tinggi dan kebutuhan energy rendah
dibandingkan dengan bioreactor tangki berpengaduk. Kerugiannya antara lain proses
terbatas hanya untuk pertumbuhan kapang saja, yaitu mikroba yang dapat mentolerir
rendahnya kadar air (Frost dan Moss 1987). Timbulnya panas hasil metabolism dalam
proses skala besar dapat menimbulkan masalah. Demikian pula pemantauan proses
seperti kadar air, biomassa, kadar O2 dan CO2, sukar dilaksanakan dengan akurat,
serta laju pertumbuhan mikroorganisme lebih rendah (Smith 1990)
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS)
Selama ini pengolahan/pemanfaatan TKS oleh perkebunan masih sangat
terbatas yaitu dibakar dalam incinerator, ditimbun (open dumping), dijadikan mulsa
di perkebunan kelapa sawit, atau diolah menjadi kompos. Namun karena adanya
beberapa kendala seperti waktu pengomposan yang cukup lama sampai 6 – 12 bulan,
fasilitas yang harus disediakan, dan biaya pengolahan TKS tersebut. Cara – cara
tersebut kurang diminati oleh perkebunan. Selain jumlah yang melimpah juga karena
kandungan hemiselulosa tandan kelapa sawit yang cukup tinggi.
Komponen karbohidrat dalam tandan kosong yang mayoritas berupa selulosa
dan lignin sulit dicerna oleh M.purpureus. Namun, hidrolisis selulosa dengan asam
encer dapat mengubah selulosa menjadi glukosa dan oligosakarida. Hasil penelitian
yang dilakukan Kardono (2010) oleh dengan menghidrolisis selulosa menggunakan
asam sulfat 2M dengan perbandingan 1:25 pada suhu 1000C selama 4 jam dapat
menghasilkan glukosa yang tinggi (36 mg/ml).
III. METODE PENDEKATAN
Penyiapan Inokulum
Monascus purpureus yang diperoleh dari LIPI ditumbuhkan pada media YPG
pada suhu 300C. Agar spora tumbuh maksimal, mikroorganisme ditumbuhkan pada
agar miring selama 6 hari, kemudian 10 mL larutan garam fisiologis ditambahkan
pada secara aseptik. Suspensi spora didapatkan dan digunakan sebagai inokulum
(1.5.105 spora per mL)( (Babitha et al,2006).
Hidrolisis Asam
Limbah kelapa sawit didapatkan dari PT Smart Tbk. Tandan dan serat
dihancurkan menggunakan grinder kemudian dikeringkan pada suhu 600C selama 12
jam kemudian diayak hingga berukuran 0.4 sampai dengan 0.6 mm dengan pengayak
40 mesh. Setengah bagian limbah dihidrolisis asam dengan cara dipanaskan
menggunakan asam sulfat 2M dengan perbandingan 1:25 pada suhu 1000C selama 4
jam. Sisanya tidak diberi pelakuan hidrolisis asam.
Fermentasi Media Padat
Substrat dengan masa 5 g dimasukkan pada 250-mL labu Erlenmeyer dan
ditambahkan 2 mL larutan garam fisiologis( dalam g/L KH2PO4 2, NH4NO3 5, NaCl
1, dan MgSO4.7H2O 1). Komponen di dalam labu diaduk rata, kemudian disterilkan
dalam autoklaf pada suhu 121oC selama 20 menit dan didinginkan pada suhu ruang.
Kemudian diinokulasikan sebanyak 1 mL spora Monascus dan diinkubasi pada suhu
300C selama 7, 10, dan 14 hari (Babitha et al,2006).
Perubahan pH pada Substrat
Perubahan pH pada substrat dilakukan dengan mengubah pH larutan garam
yang ditambahkan. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahn 2N HCl dan 2N
NaOH (Bum-Kyu et al, 2006). pH disesuaikan pada pH 3, 4, dan 7.
Ekstraksi Pigmen
Hasil fermentasi dalam Erlenmeyer ditimbang kemudian ditambahkan 90%
etanol sebanyak 5 mL etanol per gram hasil fermentasi. Campuran dimasukkan dalam
rotary shaker dengan kecepatan 200 rpm selama 1 jam, didiamkan mengendap selama
15 menit. Campuran disaring melewati kertas Whatman no 1. Ekstrak etanol dari
komponen non pigmen disimpan sebagai blanko.
Pengukuran Jumlah Pigmen
Analisis pigmen menggunakan double beam spektofotometer (Shidmazu, UV
1601), faktor dilusi sampel dijadikan bahan pertimbangan. Yang diukur hanya
pigmen ekstraselular. Jumlah pigmen dihitung berdasarkan absorbansi tertentu per
gram substrat kering (g)(Babitha et al,2006). Panjang gelombang yang digunakan 400
nm, 470, 500 nm
Pengukuran Kadar Monacolin
Biomassa 25 gram ditambahkan 0.5 mL asetonitril pekat, kemudian divortex
selama 5 menit. Setelah itu dilakukan sonikasi selama 30 menit. Campuran dikocok
pada shaker dengan kecepatan 220 rpm selama 1 jam, kemudian disentrifugasi
dengan kecepatan 10.000 rpm selama 10 menit. Supernatan diambil 0.25 mL,
kemudian ditambahkan 0.25 mL aquades dan ditambahkan 12.5 µL H3PO4 pekat.
Analisis Monacolin dilakukan secara spektofotrometri menggunakan spektofotometer
double beam dengan panjang gelombang 237 nm.
IV. PELAKSANAAN PROGRAM
Waktu dan tempat Pelaksanaan
Laboratorim ITP IPB Lantai 2 Darmaga Bogor 16680
Tahapan Pelaksanaan/Jadwal Faktual Pelaksanaan
Kegiatan
Waktu Pelaksanaan
Ulangan 1
Maret IVb,c
Maret IVa,b
April Ia,b
April Ia,b
April IIa,b,c
April IIa
April IIIb,c
Ulangan 2
Ulangan 3
Pengurusan perizinan
Persiapan alat dan loker
Pembelian inokulum
Juni Ib
Pembuatan substrat
Mei IIc
Perbanyakan inokulum
Hidrolisis substrat
Penyiapan substrat (pH,
Mei IIb,c
Juni Ia,b
garam, sterilisasi)
Fermentasi
April IV-Mei Ia,b,c Mei III – IVa,b,c Juni II-IIIa,b,c
Ekstraksi dan pengukuran
Juni Iva
Pengolahan data
Juli Ia,b,c
Rekap (data+keuangan) Juli Iic
a)Michael b)Eka c)Anan
Instrumen Pelaksanaan
Rekapitulasi Rancangan dan Realisasi Biaya
Rancangan Biaya
No
1
2
3
4
Nama Alat
Bahan
inokulum Monascus purpureus
media YPG
limbah kelapa sawit
KH2PO4
Satuan
gram
gram
kilogram
gram
Jumlah
Harga satuan (Rp)
Total (Rp)
1000
500
5
300
2500
500
20000
1000
2500000
250000
100000
300000
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
NH4NO3
NaCl
MgSO4.7H2O
HCl
NaOH
etanol 90%
H3PO4
H2SO4
asetonitril
Alat
Tabung Reaksi
Grinder
Pengayak 40 mesh
Erlenmeyer
Autoklaf
Pipet Ukur 1 mL
Pipet Ukur 5 mL
neraca analitik
Inkubator
Rotary shaker
Kertas whatman no 1
Double beam spektofotometer
Chromameter Minolta 100
tabung eppendorf
Vortex
Cuvet
mikroskop
hemasitometer
Oven
neraca analitik
pH meter
Bioreaktor
Total
Realisasi Biaya
gram
gram
gram
Liter
Liter
Liter
Liter
liter
Liter
300
300
300
5
5
10
1
10
2
1000
500
1000
20000
20000
50000
75000
20000
100000
300000
150000
300000
100000
100000
500000
75000
200000
200000
buah
jam
jam
buah
jam
buah
buah
jam
hari
jam
set
jam
jam
buah
hari
hari
jam
hari
hari
hari
hari
hari
3
5
5
18
2
3
3
2
30
3
1
5
5
8
1
1
3
1
2
1
1
14
30000
10000
10000
100000
20000
75000
75000
10000
50000
15000
30000
20000
20000
30000
10000
50000
10000
10000
10000
10000
20000
15000
90000
50000
50000
1800000
40000
225000
225000
20000
1500000
45000
30000
100000
100000
240000
10000
50000
30000
10000
20000
10000
20000
210000
9950000
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap penelitian yang telah dilakukan hingga saat ini adalah penyiapan
inokulum dan substrat, penyiapan media tumbuh, fermentasi, pengukuran kadar
pigmen dan monacolin. Monascus ditumbuhkan pada 10 tabung media PDA agar
miring selama 6 hari. Viabilitas sel per ml adalah 6x104 sel/ml. Media fermentasi
yang disiapkan terdiri dari 2 jenis yaitu non hidrolisis dan hidrolisis. Proses hidrolisis
dilakukan di Lab Kimia ITP IPB dengan melarutkan substrat dalam asam sulfat 2M
(1:20) selama 3 jam 1000C. Hasil subtrat hidrolisis berwarna hitam pekat dan berbau
asam menyengat. Media diatur pH nya menjadi pH 3 dan 7 dengan menambahkan
asam basa terhadap substrat. Untuk mengukur pH awal substrat dilakukan
pengenceran terhadap substrat pelepah dengan perbandingan 1:1. pH awal substrat
non hidrolisis ph 5, sedangkan pH hidrolisis sebesar pH 2,7. Sebelum digunakan,
media disterilkan terlebih dahulu dengan autoklaf.
Inokulasi pada media dilakukan secara aseptis dengann tujuan menghindari
kontaminasi. Jumlah inokulum yang ditambahkan sebanyak 2 ml. Setelah itu media
dan inokulum diaduk hingga rata menggunakan batang pengaduk. Fermentasi
dilakukan selama 7 dan 14 hari untuk melihat pertumbuhan yang terjadi. Namun,
perlakuan hidrolisis tidak memberikan hasil sesuai hipotesis dimana tidak terjadi
penumbuhan kapang. Hal ini diduga disebabkan pencucian substrat kurang bersih
sehingga masih tersisa asam sulfat yang pekat yang menghambat pertumbuhan. Hasil
yang diperoleh setelah fermentasi 7 hari pada substrat non hidrolisis adalah
pertumbuhan hifa kapang pada substrat serta muncul bintik kuning pada perlakuan
pH 3 dan pigmen merah pH 7. Fermentasi 14 hari pada substrat non hidrolisis
memberikan jumlah pigmen yang banyak dari 7 hari. Oleh sebab itu pada
pengulangan selanjutnya digunakan substrat non hidrolisis.
Tahap selanjutnya adalah tahap ekstraksi dengan menambahkan etanol 95%
dengan perbandingan 1:5. Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan shaker (100
rpm) selama 15 menit. Kemudian hasil disaring menggunakan kertas whatman dan
dihasilkan larutan berwarna. Sebagai blangko dipakai substrat yang tidak
difermentasi. Hasil ekstraksi dibaca menggunakan double beam spektrofotometer
pada panjang gelombang 400 untuk warna kuning dan 500 untuk warna merah.
Produksi pigmen selama 14 hari menghasilkan pigmen warna kuning
sebanyak 12 absorbansi per gram substrat dan pigmen warna merah sebanyak 9
absorbansi per gram subsrat. Produksi pigmen ditampillkan pada Gambar 2. Hasil ini
lebih rendah dari penelitian mengenai penumbuhan Monascus purpureus
menggunakan substrat lainnya. Namun, dinilai dari potensi penggunaan limbah dan
ketersediaan bahan yang berlimpah, secara kuantitas pengguanaan substrat limbah
sawit ini dapat menghasilkan pigmen dalam jumlah yang lebih tinggi. Pembandingan
produksi versama substrat lain ditampilkan pada Gambar 3.
Pigmen Monascus
Absorbansi per
gram substrat
15
10
5
0
7
10
14
kuning
merah
lama fermentasi (hari)
Gambar 2. Produksi pigmen Monascus purpureus
Absorbansi per gram
substrat kering
25
Perbandingan Produksi Pigmen
20
15
10
5
0
beras
biji
TKKS singkong
nangka
Jenis Substrat
kuning
merah
Gambar 3. Produksi pigmen Monascus pada berbagai substrat
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
•
•
•
Substrat pelepah kelapa sawit (PLKS) non hidrolisis berpotensi menjadi
substrat pertumbuhan Monascus purpureus
PLKS mampu menghasilkan pigmen warna merah pada pH 7 dan kuning pada
pH 3
PLKS memiliki potensi sebagai media pertumbuhan kapang untuk
menghasilkan pigmen
VII. DAFTAR PUSTAKA
A. Pandey, Recent developments in solid-state fermentation, Process Biochem. 27
(1992) 109–117.
Bum-Kyu Lee, No-Hwan Park, Hai Yon Piao, and Wook-Jin Chung. Biotechnol.
Bioprocess Eng. 2001, 6: 341-346.
Chen M., and Johns M.R., Effect of pH and nitrogen source on pigment production
by Monascus purpureus, Appl.Microbiol Biotechnol., 1993; 40: 132-138.
Darnoko. 1992. Potensi Pemanfaatan Limbah Lignoselulosa Kelapa Sawit melalui
Biokonversi. Berita Pen. Perkebunan, Medan.
Frost, G.M. dan D.A. Moss. 1987. Production of Enzymes by Fermentation.
Biotechnology Vol. 7a. VHC, Germany
Heber D., Yip I., Ashley J.M., Elashoff D.A., Elashoff R.M., and Go
V.L.W.,Cholesterol-lowering effects of a proprietary Chinese red-yeast-rice
dietary supplement1-4, Am J. Clin Nutr., 1999; 69:231-236.
Kardono S. Broto. 2010. Teknologi Pembuatan Etanol Berbasis Lignoselulosa
Tumbuhan Tropis untuk Produksi Biogasoline. Pusat Penelitian Kimia
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
L. Dufosse, P. Galaup, A. Yaron, S.M. Arad, K.N.C. Murthy,G.A. Ravishankar,
Microorganisms and microalgae as sources of pigments for food use: A
scientific oddity or an industrial reality?, Trends Food Sci. Tecnol. 16 (2005)
389–406.
Patcharee Pattanagul, Renu Pinthong, Aphirak Phianmongkhol,Noppol
Leksawasdi.2007. Review of Angkak Production (Monascus purpureus).
Chiang Mai J. Sci. 2007; 34(3) : 319-328
Tun Tedja_Irawadi.1991.Produksi Enzim Ekstraseluler Selulase dan Xilanase dari
Neurospora sitophila pada Substrat Limbah Padat Kelapa Sawit. Skripsi
Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
Sabater-Vilar M., Maas R.F.M., and Fink-Gremmels J., Mutagenicity of commercial
Monascus fermentation products and the role of citrinin contamination,
Mutation Research, 1999; 444: 7-16.
Smith. J. E. 1990. Prinsip Bioteknologi. PT Gramedia, Jakarta.
Sumathy Babitha, Carlos R. Soccol, Ashok Pandey . 2006. Jackfruit Seed for
Production of Monascus Pigments, through Solid State Fermentation. Food
Technol. Biotechnol. 44 (4) 465–471.
Sweeny J, G., Estrada-Valdes M. C., and Iacobucci G. A., Sato H., and Sakamura S.,
Photoprotection of the red pigments of Monascus anka in aqueous media by
1,4,6-trihydroxynaphthalene, J. Agric. Food Chem., 1981; 29(6): 1189-1193.
Yongsmith B., Fermentative microbiology of vitamins and pigments, 1st Edn.,
Kasetsart University Press, Bangkok, 1999.
DOKUMENTASI KEGIATAN
Gb 4. Hidrolisis substrat
Gb 5. Hasil pengeringan hidrolisis
Gb 6. Penumbuhan inokulum
Gb 7. Fermentasi Monascus
Gb 8. Fermentasi pada incubator 30 C
Lampiran Kuitansi
Gb 9. Ekstraksi pigmen